一种可以铸造的缸盖用铝合金材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝合金领域，特别是一种可以铸造的缸盖用铝合金材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 铸造铝合金具有比容小、强度高、铸造成形性好和加工性能优良、膨胀系数小和流 动性好等一系列优点，被广泛应用于汽车、航空、航天以及家电等行业中。目前国内外大部 分轿车发动机缸体、缸盖已基本采用高强度铝合金生产，全铝合金的材质，减轻了车身重量 同时，还增强了发动机的散热效果，提高了发动机工作效率，而且寿命也更长。从节油的角 度看，铸铝发动机在节油方面的优势颇受人们关注。因为汽车的重量每降低，其耗油量能够 降低0. 6% -1%。为了降低燃料消耗，同时也为了减少汽车尾气排放对大气环境的污染，减 轻汽车自重是一个重要的措施。因此，汽车铸件不断被轻质铝铸件取代已成为发展趋势。被 用作轿车发动机缸体缸盖的材料主要有国内的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美国的328. 0， 法国的A-S5U3,日本的A4CB铝合金等。虽然传统牌号的铝硅合金在普通使用性能上已经能 满足使用要求，但是当零件处于复杂的应力状态时，往往存在许多不足之处。如ZLlOl虽然 合金成分简单，但其力学性能不高，只能用于强度要求不高的零件；ZL104的耐热性比较差 等，因此对铸造铝合金的研究和开发具有重要的应用意义。
[0003] 铝及其合金在国民经济中的地位和作用仅次于钢铁，其用量和范围日益扩大。原 铝已不能满足社会的需要，一方面是铝土矿的日益枯竭，另一方面是铝的冶炼消耗大量能 源，加剧能源危机。所以，有效地回收和利用铝加工行业的各种废料和使用报废的零件就显 得尤其重要。废铝是一种有高度回收与利用价值的金属，首先铝是一种第三资源，在冶炼铝 的过程中要消耗大量的能源，我国目前电解铝的平均直流电耗约为14500kWh/t，世界上最 先进的指标己达13000kWh/t，而熔化废铝的能耗很低，仅相当于电解铝的5%左右；铝是一 种抗蚀性很强的金属，腐蚀损失量少，废铝重熔时实收率相当高，回收价值高，可无限次的 被回收利用，因此废铝的利用不仅会节约能源，还能降低生产成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种可以铸造的缸盖用铝合金材料及其制备方法。本发明 通过研究，优化了合金的成分配比，添加适量的钒元素，能够提高铝合金的延展性，提高合 金的可铸性以及成形性，制成的铝合金材料高强、高韧，加工性能好，特别适合制造发动机 缸盖。
[0005] 为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
[0006] -种可以铸造的缸盖用铝合金材料，由下列各成分按质量百分比组成：硅 6. 5-7. 5、锌 0? 55-0. 6、镍 0? 4-0. 5、钒 0? 2-0. 3、镁 0? 22-0. 25、铁 0? 2-0. 3、锡 0? 1-0. 15、废 铝中间合金粉45-50、余量为铝；
[0007] 所述废铝中间合金粉由下列重量份的原料制成：废铝肩60-65、锰15-18、铜 1CK12、络6_8、错7_9、石墨粉2_3、氯化钠I. 5_2、冰晶石粉1_1. 5 ;制备方法为：（1)将废 铝肩先用永久磁铁吸出其中的铁制品，然后用铁网筛筛掉其中的尘土和砂子，再用清洁剂 除去表面的油渍，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)将表面处理后的废铝加入坩埚电阻炉 中，升温至850°C直至全部熔化，然后降温至760°C-770°C时用钟罩压入铜、锰，保温30分 钟，继续调节炉温至740°C-750°C，压入铬、锆，搅拌均匀后保温静置20分钟；（3)当炉温达 到730°C时，将石墨粉、氯化钠、冰晶石粉加入到金属液中，搅拌均匀后静置，保温静置40分 钟；(4)扒去浮渣后将金属液浇入气体雾化制粉设备中，制备成粒径在IOOiim以下的粉末 即得。
[0008] 本发明所述一种可以铸造的缸盖用铝合金材料，由以下具体步骤制备而成：（1) 将除废铝中间合金粉之外的所有成分各自制成细粉备用，将所有工具和模具在250°C条件 下进行与热处理，备用；
[0009] (2)将铝粉加入坩埚电阻炉中，升温至铝粉完全熔化后迅速升温至820°C， 然后用钟罩将硅粉分两次压入铝液并且轻轻搅拌，直至全部熔化后迅速降低炉温，在 760°C-780 °C时压入废铝中间合金粉，保温40-60分钟，继续调节炉温至730°C-740 °C，压入 其余剩余成分，搅拌均匀后保温静置30分钟；
[0010] (3)将占金属液质量2-3%的精炼剂用钟罩压入金属液中间高度处，缓慢作圆周 并成倾斜运动，使金属液均匀翻滚，作用时间约7-9分钟，静止5分钟后，再通过氩气进行精 炼6-8分钟，静置20分钟，再进行扒渣，扒渣后取样分析；
[0011] ⑷将成分合格的合金液静置10-20分钟后，将合金液浇入已预热的模具中，冷却 后取出，采用T6热处理工艺（工艺条件为：固溶处理为500°C，5. 5小时，时效处理为180°C， 5小时）进行热处理，最后得到本发明产品。
[0012] 本发明所述的一种可以铸造的缸盖用铝合金材料的制备方法，所述精炼剂由下列 重量份的原料制成：氟化钠13-16、硝酸钠18-22、碳粉9-11、三氧化二硼9-10、氟钛酸钾 15-18、碳酸氢钠10-13、六氟铝酸钠2-4、氯化钠8-10、轻质耐火砖6-8 ;制备方法为：（1) 将氟化钠、硝酸钠、氯化钠、氟钛酸钾混合均匀后放入高温电炉中熔化，然后冷却凝固，再破 碎成200目混合粉末A; (2)将轻质耐火砖破碎后与除碳酸氢钠之外的其余剩余成分共同 放入粉碎机中粉碎成200目混合粉末B待用；（3)将混合粉末A与混合粉末B混合，加入 碳酸氢钠后放入挤出造粒机中造粒；(4)将颗粒在烘箱中干燥120-150分钟，温度控制在 230-240 °C，冷却后取出即得。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明采用废铝肩与锰、铜、铬等元素熔炼制成废铝中间 合金粉，替代部分新铝作为主要元素，可以提高合金的强度以及耐磨性，而且使用废铝肩成 分，降低生产成本。
[0014] 本发明通过优化合金的成分配比，采用废铝中间合金粉作为主要成分，添加适量 的钒元素，能够提高铝合金的延展性，提高合金的可铸性以及成形性；本发明采用特殊的处 理工艺，添加具有多孔材质的精炼剂，负压利于脱气的同时分离金属渣中材质，制成的铝合 金材料高强、高韧，加工性能好，特别适合制造发动机缸盖。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0016] -种可以铸造的缸盖用铝合金材料，由下列各成分按质量百分比组成：硅6. 5、锌 0. 55、镍0. 4、钒0. 2、镁0. 22、铁0. 2、锡0. 1、废铝中间合金粉45、余量为铝；
[0017] 所述废铝中间合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：废铝肩60、锰15、铜10、 铬6、锆7、石墨粉2、氯化钠1. 5、冰晶石粉1 ;制备方法为：（1)将废铝肩先用永久磁铁吸 出其中的铁制品，然后用铁网筛筛掉其中的尘土和砂子，再用清洁剂除去表面的油渍，最后